Consensus and Confusion in Molluscan Trees: Evaluating Morphological and Molecular Phylogenies

Mollusks are the most morphologically disparate living animal phylum, they have diversified into all habitats, and have a deep fossil record. Monophyly and identity of their eight living classes is undisputed, but relationships between these groups and patterns of their early radiation have remained elusive. Arguments about traditional morphological phylogeny focus on a small number of topological concepts but often without regard to proximity of the individual classes. In contrast, molecular studies have proposed a number of radically different, inherently contradictory, and controversial sister relationships. Here, we assembled a dataset of 42 unique published trees describing molluscan interrelationships. We used these data to ask several questions about the state of resolution of molluscan phylogeny compared to a null model of the variation possible in random trees constructed from a monophyletic assemblage of eight terminals. Although 27 different unique trees have been proposed from morphological inference, the majority of these are not statistically different from each other. Within the available molecular topologies, only four studies to date have included the deep-sea class Monoplacophora; but 36.4% of all trees are not significantly different. We also present supertrees derived from 2 data partitions and 3 methods, including all available molecular molluscan phylogenies, which will form the basis for future hypothesis testing. The supertrees presented here were not constructed to provide yet another hypothesis of molluscan relationships, but rather to algorithmically evaluate the relationships present in the disparate published topologies. Based on the totality of available evidence, certain patterns of relatedness among constituent taxa become clear. The internodal distance is consistently short between a few taxon pairs, particularly supporting the relatedness of Monoplacophora and the chitons, Polyplacophora. Other taxon pairs are rarely or never found in close proximity, such as the vermiform Caudofoveata and Bivalvia. Our results have specific utility for guiding constructive research planning in order to better test relationships in Mollusca as well as other problematic groups. Taxa with consistently proximate relationships should be the focus of a combined approach in a concerted assessment of potential genetic and anatomical homology, while unequivocally distant taxa will make the most constructive choices for exemplar selection in higher-level phylogenomic analyses.

Origin of extraordinarily high catalytic activity of Co3O4 and its morphological chemistry for CO oxidation at low temperature

Understanding and then designing efficient catalysts for CO oxidation at low temperature is one of the hottest topics in heterogeneous catalysis. Among the existing catalysts. Co3O4 is one of the most interesting systems: Morphology-controlled Co3O4 exhibits exceedingly high activity. In this study, by virtue of extensive density functional theory (OFT) calculations, the favored reaction mechanism in the system is identified. Through careful analyses on the energetics of elementary reactions on Co3O4(1 1 0)-A, Co3O4(1 1 0)-B, Co3O4(1 1 1) and Co3O4(1 0 0), which are the commonly exposed surfaces of Co3O4, we find the following regarding the relation between the activity and structure: (i) Co3+ is the active site rather than Co2+: and (ii) the three-coordinated surface oxygen bonded with three Co3+ may be slightly more reactive than the other two kinds of lattice oxygen, that is, the two-coordinated 0 bonded with one Co2+ and one Co3+ and the three-coordinated 0 bonded with one Co2+ and two Co3+. Following the results from Co3O4, we also extend the investigation to MnO2(1 1 0), Fe3O4(1 1 0), CuO(1 1 0) and CuO(1 1 1), which are the common metal oxide surfaces, aiming to understand the oxides in general. Three properties, such as the CO adsorption strength, the barrier of CO reacting with lattice 0 and the redox capacity, are identified to be the determining factors that can significantly affect the activity of oxides. Among these oxides, Co3O4 is found to be the most active one, stratifying all the three requirements. A new scheme to decompose barriers is introduced to understand the activity difference between lattice O-3c and O-2c on (1 1 0)-B surface. By utilizing the scheme, we demonstrate that the origin of activity variance lies in the geometric structures. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

High resolution monitoring of surface morphological change of building limestones in response to simulated salt weathering

A salt weathering simulation using a mix of sodium chloride (5%) and magnesium sulphate (5%) in a salt corrosion cabinet and five granular limestones is described. Progressive surface loss from vertical exposed faces was mapped using a high resolution (sub-millimetre) object scanner (Konica Minolta Vi9i). Patterns of loss are related to surface porosity/permeability measurements obtained using a hand-held gas permeameter. Introduction of this spatial dimension into damage assessment is seen as essential for understanding the initial conditions that allow surface loss to be triggered, and changes in surface characteristics as weathering proceeds which dictate subsequent decay in space and time. Preliminary observations suggest that scanning at this high resolution is particularly valuable in quantifying very subtle trends and distortions that are pre-cursors to material loss, including surface swelling and pore filling.

Search filters: mapping the literature using a novel form of content analysis.

Background: Search filters are combinations of words and phrases designed to retrieve an optimal set of records on a particular topic (subject filters) or study design (methodological filters). Information specialists are increasingly turning to reusable filters to focus their searches. However, the extent of the academic literature on search filters is unknown. We provide a broad overview to the academic literature on search filters.
Objectives: To map the academic literature on search filters from 2004 to 2015 using a novel form of content analysis.
Methods: We conducted a comprehensive search for literature between 2004 and 2015 across eight databases using a subjectively derived search strategy. We identified key words from titles, grouped them into categories, and examined their frequency and co-occurrences.
Results: The majority of records were housed in Embase (n = 178) and MEDLINE (n = 154). Over the last decade, both databases appeared to exhibit a bimodal distribution with the number of publications on search filters rising until 2006, before dipping in 2007, and steadily increasing until 2012. Few articles appeared in social science databases over the same time frame (e.g. Social Services Abstracts, n = 3).
Unsurprisingly, the term ‘search’ appeared in most titles, and quite often, was used as a noun adjunct for the word 'filter' and ‘strategy’. Across the papers, the purpose of searches as a means of 'identifying' information and gathering ‘evidence’ from 'databases' emerged quite strongly. Other terms relating to the methodological assessment of search filters, such as precision and validation, also appeared albeit less frequently.
Conclusions: Our findings show surprising commonality across the papers with regard to the literature on search filters. Much of the literature seems to be focused on developing search filters to identify and retrieve information, as opposed to testing or validating such filters. Furthermore, the literature is mostly housed in health-related databases, namely MEDLINE, CINAHL, and Embase, implying that it is medically driven. Relatively few papers focus on the use of search filters in the social sciences.

Vitamin D3 suppresses morphological evolution of the cribriform cancerous phenotype

Development of cribriform morphology (CM) heralds malignant change in human colon but lack of mechanistic understanding hampers preventive therapy. This study investigated CM pathobiology in three-dimensional (3D) Caco-2 culture models of colorectal glandular architecture, assessed translational relevance and tested effects of 1,25(OH)2D3, the active form of vitamin D. CM evolution was driven by oncogenic perturbation of the apical polarity (AP) complex comprising PTEN, CDC42 and PRKCZ (phosphatase and tensin homolog, cell division cycle 42 and protein kinase C zeta). Suppression of AP genes initiated a spatiotemporal cascade of mitotic spindle misorientation, apical membrane misalignment and aberrant epithelial configuration. Collectively, these events promoted “Swiss cheese-like” cribriform morphology (CM) comprising multiple abnormal “back to back” lumens surrounded by atypical stratified epithelium, in 3D colorectal gland models. Intestinal cancer driven purely by PTEN-deficiency in transgenic mice developed CM and in human CRC, CM associated with PTEN and PRKCZ readouts. Treatment of PTEN-deficient 3D cultures with 1,25(OH)2D3 upregulated PTEN, rapidly activated CDC42 and PRKCZ, corrected mitotic spindle alignment and suppressed CM development. Conversely, mutationally-activated KRAS blocked 1,25(OH)2D3 rescue of glandular architecture. We conclude that 1,25(OH)2D3 upregulates AP signalling to reverse CM in a KRAS wild type (wt), clinically predictive CRC model system. Vitamin D could be developed as therapy to suppress inception or progression of a subset of colorectal tumors.

A revision of the polychaete family Nephtyidae, based on morphological and molecular data

A família Nephtyidae é uma das mais frequentes em habitats costeiros e marinhos de todo o mundo. São organismos errantes típicos de sedimentos arenosos e lodosos, ocorrendo frequentemente no domínio costeiro até 100 m de profundidade, e mais raramente em profundidades batiais e abissais. As primeiras espécies descritas foram o Nephtys caeca (Fabricius, 1780) e o N. ciliata (O. F. Müller, 1789), ambas atribuídas inicialmente ao género Nereis e posteriormente transferidas para o género Nephtys por Savigny, em 1818. A família Nephtyidae foi criada em 1851 por Grube para o género Nephtys Cuvier, 1817. No âmbito desta tese é feito um estudo taxonómico e filogenético da família Nephtyidae. O estudo filogenético inclui dados morfológicos e moleculares de 24 taxa representantes dos cinco géneros da família, Nephtys Cuvier, 1817, Aglaophamus Kinberg, 1866, Micronephthys (Friedrich, 1939), Inermonephtys Fauchald, 1967 e Dentinephtys Imajima e Takeda, 1987. A análise evidenciou dois grandes grupos correspondentes aos dois principais géneros, Aglaophamus e Nephtys. Duas espécies do género Nephtys (N. pulchra e N. australiensis) são transferidas para o género Aglaophamus, e consequentemente são propostas novas diagnoses para os géneros. O género Dentinephtys é sinonimizado com Nephtys e um novo género, Bipalponephtys, é descrito para acomodar as espécies Nephtys cornuta, N. danida e Micronephthys neotena. As relações filogenéticas entre os géneros são discutidas. Do estudo taxonómico resultou a revisão da família Nephtyidae para o Sul da Europa (entre o Canal da Mancha e o Mediterrâneo), com a descrição de uma nova espécie, Inermonephtys foretmontardoi. A espécie Micronephthys maryae é sinonimizada com M. stammeri. Para cada espécie são incluídas notas sobre a sua ecologia bem como a distribuição geográfica e batimétrica. São propostas novas diagnoses para os géneros do Sul da Europa bem como uma chave de identificação taxonómica para as espécies desta região. Após uma exaustiva revisão bibliográfica da família, e da observação de material museológico relativo a 44 espécies, foi compilada uma lista completa para a família de 128 espécies, distribuídas por cinco géneros (57 Nephtys, 53 Aglaophamus, sete Micronephthys, oito Inermonephtys e três Bipalponephtys), na qual são incluídas sinonímias e considerações taxonómicas para cada espécie. A espécie Nephtys serrata é sinonimizada com N. serratifolia. São apresentados as distribuições geográficas e batimétricas das diferentes espécies e notas sobre o seu habitat. São também incluídas tabelas de identificação com as principais características taxonómicas das espécies. O valor diagnóstico dos caracteres morfológicos é discutido. Vários problemas taxonómicos são realçados, indicando a necessidade de revisões adicionais para 23 espécies. Este trabalho realça a existência de vários problemas taxonómicos e filogenéticos dentro da família Nephtyidae, podendo ser considerado como a base para estudos futuros. Análises filogenéticas adicionais incluindo dados morfológicos e moleculares de um maior número de espécies vão certamente conduzir a uma melhor avaliação do estatuto e relações entre os géneros dentro da família.

Bottom up strategies for the morphology control of BaTiO3 particulates

As propriedades funcionais dos materiais ferroeléctricos tais como a polarização reversível, piroelectricidade, piezoelectricidade, elevada actividade óptica não linear e comportamento dieléctrico não linear são fundamentais para a sua aplicação em sensores, microactuadores, detectores de infravermelhos, filtros de fase de microondas e memórias não-voláteis. Nos últimos anos, motivado pelas necessidades industriais de redução do tamanho dos dispositivos microelectrónicos, aumentando a eficiência volumétrica, tem sido feito um grande esforço ao nível da investigação para desenvolver estruturas ferroeléctricas à escala micro- e nano- métrica. É sabido que a redução de tamanho em materiais ferroeléctricos afecta significamente as suas propriedades. Neste sentido e considerando que foi previsto teoreticamente por cálculos ab initio que estruturas do tipo nanocilindros e nanodiscos apresentariam um novo tipo de ordem ferroeléctrica e, na expectativa de alcançar conhecimento para o desenvolvimento de uma nova geração de dispositivos microelectróncos, existe um grande interesse em desenvolver métodos de fabrico de nanoestruturas ferroeléctricas unidimensionais (1D) tais como nanocilindros e nanotubos. As estratégias de fabrico de nanoestruturas 1D até agora descritas na literatura indicam claramente as dificuldades inerentes à sua preparação. Existem duas grandes vias de síntese destas nanoestruturas: i) o método “topdown” que consiste na redução de tamanho de um dado material até à obtenção duma estrutura 1D; e ii) o método “bottom-up” em que átomos, iões e moléculas são agrupados para formar um material 1D. O método “top down” envolve em geral técnicas de desgaste, como o uso do feixe de electrões, que apesar de permitirem elevada precisão no posicionamento e no controlo do tamanho, falham em termos de resolução, exigem muito tempo e causam facilmente defeitos que deterioram as propriedades físicas destes materiais. Na metodologia “bottom up” a utilização de moléculas ou estruturas “molde” tem sido a mais explorada. As estructuras 1D podem também ser preparadas sem recorrer a “moldes”. Neste caso a agregação orientada é promovida pelo recurso a aditivos que controlam o crescimento dos cristais em direcções preferenciais. Neste contexto, neste trabalho utilizaram-se duas estratégias “bottom up” de baixo custo para a preparação de nanopartículas de titanato de bário (BaTiO3) com morfologia controlada: 1) síntese química (em solução e em fase vapor) com utilização de nanotubos de titanato TiNTs) como “moldes” e precursores de titânio 2) síntese química em solução com presença de aditivos. Os nanotubos de titanato de sódio foram preparados por síntese hidrotermal. Como existiam muitas dúvidas acerca da natureza estrutural e do mecanismo de formação dos NTs, a parte inicial do trabalho foi dedicada à realização de um estudo sistemático dos parâmetros intervenientes na síntese e à caracterização da sua estrutura e microestrutura. Foi demonstrado que os NTs têm a fórmula geral A2Ti2O5 (A = H+ or Na+), e não TiO2 (anátase) com defendido por vários autores na literatura, e podem ser preparados por método hidrotermal em meio fortemente alcalino usando como fonte de titânio TiO2 comercial na forma de anátase ou rútilo. A menor reactividade do rútilo exige temperaturas de síntese superiores ou tempos de reacção mais longos. A forma tubular resulta do tratamento hidrotermal e não de processos de lavagem e neutralização subsequentes. Se os NTs forem tratados após a síntese hidrotérmica em água a 200 ºC, transformam-se em nanocilindros. Uma das partes principais desta tese consistiu na investigação do papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3. O potencial funcionamento dos NTs como “moldes” para além de precursores foi testado em reacção com hidróxido de bário em síntese em solução e por reacção com um precursor orgânico de bário em fase vapor. Tendo por base os estudos cinéticos realizados, bem como as alterações estruturais e morfológicas das amostras, é possível concluir que a formação do BaTiO3 a partir de NTs de titanato de sódio, ocorre por dois mecanismos dependendo da temperatura e tempo de reacção. Assim, a baixa temperatura e curto tempo de reacção verifica-se que se formam partículas dendríticas de BaTiO3 cuja superfície é bastante irregular (“wild”) e que apresentam estrutura pseudo-cúbica. Estas partículas formam-se por reacção topotáctica na fronteira dos nanotubos de titanato de sódio. A temperaturas mais altas e/ou reacções mais longas, a reacção é controlada por um mecanismo de dissolução e precipitação com formação de dendrites de BaTiO3 tetragonais com superfície mais regular (“seaweed”). A microscopia de força piezoeléctrica mostrou que as dendrites “seaweeds“ possuem actividade piezoeléctrica superior à das dendrites “wild”, o que confirma o papel desempenhado pela estrutura e pela concentração de defeitos na rede na coerência e ordem ferroeléctrica de nanoestruturas. Os nossos resultados confirmam que os NTs de titanato não actuam facilmente como “moldes” na síntese em solução de BaTiO3 já que a velocidade de dissolução dos NTs em condições alcalinas é superior à velocidade de formação do BaTiO3. Assumindo que a velocidade de reacção dos NTs com o precursor de bário é superior em fase vapor, efectuou-se a deposição de um precursor orgânico de bário por deposição química de vapor sobre um filme de NTs de titnato de sódio depositados por deposição electroforética. Estudou-se a estabilidade dos NTs nas diferentes condições do reactor. Quando os NTs são tratados a temperaturas superiores a 700 ºC, ocorre a transformação dos NTs em nanocilindros de anatase por um mecanismo de agregação orientada. Quando se faz a deposição do precursor de bário, seguida de calcinação a 700 ºC em atmosfera oxidante de O2, verifica-se que a superficie dos NTs fica coberta com nanocristais de BaTiO3 independentemente da concentração de bário. O papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em fase vapor é assim descrito pela primeira vez. Em relação à metodologias de crescimento de partículas na ausência de “moldes” mas com aditivos fez-se um estudo sistemático utilizando 5 aditivos de natureza differente. As diferenças entre aditivos foram sistematizadas tendo em conta as diferenças estruturais e morfológicas verificadas. Está provado que os aditivos podem funcionar como modificadores de crescimento cristalino por alteração do seu padrão de crescimento ou por alteração da cinética de crescimento das faces cristalográficas do cristal. Entre os aditivos testados verificou-se que o ácido poliacrilíco adsorve em faces específicas do BaTiO3 alterando a cinética de crescimento e induzindo a agregação orientada das partículas. O polivinilpirrolidona, o docecilsulfato de sódio e hidroxipropilmetilcelulose actuam mais como inibidores de crescimento do que como modificadores do tipo de crescimento. A D-frutose aumenta a energia de activação da etapa de nucleação não ocorrendo formação de BaTiO3 para as mesmas condições dos outros aditivos. Esta tese clarifica o papel dos NTs de titanato de sódio enquanto precursores e “moldes” no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em solução e em fase vapor. É feita também a abordagem do controlo morfológico do BaTiO3 através do uso de aditivos. As estratégias de preparação de BaTiO3 propostas são de baixo custo, reprodutíveis e fáceis de efectuar. Os resultados contribuem para uma melhor compreensão da relação tamanho – morfologia – propriedade em materiais ferroeléctricos nanométricos com vista à sua potencial aplicação.

Morphological and ecological studies on the phylum Cycliophora

Cycliophora é um filo animal descrito recentemente que acomoda, apenas, duas espécies: Symbion pandora Funch e Kristensen, 1995 e S. americanus Obst, Funch e Kristensen, 2006. Este filo é caracterizado por um ciclo de vida assaz complexo, cuja posição filogenética tem sido debatida desde a sua descoberta. Esta dissertação visa aprofundar o conhecimento geral existente acerca destes enigmáticos e pouco explorados metazoários. Assim, vários aspectos da morfologia e ecologia de ciclióforos foram estudados através de observações in vivo, técnicas de microscopia e reconstrução tridimensional. A mioanatomia de várias fases do ciclo de vida é descrita para S. pandora e S. americanus. Os nossos resultados revelam uma similaridade contundente entre a musculatura das duas espécies. A mioanatomia geral de Symbion é, ainda, comparada à de outros metazoários. A expressão de algumas substâncias imunorreactivas, como são exemplo a serotonina e as sinapsinas, é investigada em várias formas do ciclo de vida. Quando comparados com outros representantes de Spiralia, conclui-se que a neuroanatomia geral dos ciclióforos se assemelha mais às formas larvares do que aos adultos. Apesar de possuírem um plano corporal sofisticado, com extensas áreas ciliadas e uma mioanatomia complexa, descobrimos que o macho de ambas as espécies Symbion é composto por apenas algumas dezenas de células. Baseando-nos nestas observações, inferimos que a complexidade dos metazoários não se relaciona com o tamanho corporal nem com o número de células de um organismo. Estudos sobre a ultra-estrutura da fêmea revelaram, entre outras estruturas, um putativo poro genital, extensões citoplasmáticas do oócito e glândulas posteriores. Morfologia e implicações funcionais destas estruturas são aqui discutidas. A anatomia do protonefrídeo da larva cordóide é descrita. A arquitectura deste órgão diverge daquela presente noutros representantes de Nephrozoa, particularmente ao nível da área de filtração da célula terminal. As nossas observações são discutidas em termos filogenéticos. A maturação sexual em ciclióforos é investigada. Os nossos resultados sugerem que a transição de reprodução assexual a sexual se relacione com a idade da forma séssil, a “feeding stage”. A presença da larva Prometeus assente no tronco desta também poderá influenciar o processo, embora mais estudos sejam desejáveis para o comprovar. Os nossos resultados são discutidos integrativa e comparativamente com o conhecimento prévio sobre Cycliophora. A cumulação deste conhecimento será essencial para a compreensão da evolução e filogenia deste enigmático filo.

Simple brightness models with low-pass and Gabor filters

A syntactical brightness model based on a multiscale line and edge representation obtained by a set of anisotropic Gabor filters is quite complex (du Buf and Fischer, 1995 Optical Engineering 34 1900-1911). Although only tested in 1-D, it was shown to yield correct brightness effects for many patterns.

Seasonal and storm induced morphological variations at praia de Faro, península do Ancão, southern Portugal

Dissertação de Mestrado, Estudos Marinhos e Costeiros, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2009

Identification of descendants of an extinct bovine population from the Algarve region of Portugal using numerical taxonomy analysis of morphological traits

The morphology of a sample of four bulls and 43 cows, presumed to be descendants of the extinct cattle breed ‘Algarvia’ (AG), was used to assign their relationship with animals from other Portuguese autochthonous breeds – Arouquesa (AR), Barrosa˜ (BA), Cachena (CA), Marinhoa (MA), Maronesa (MO), Minhota (MN), Mirandesa (MI), (only bulls), Alentejana (AL), Garvonesa (GA), Mertolenga (ME) and Preta (PR). Standard numerical taxonomic methods were applied to a set of 183 (cows) and 170 (bulls) traits, to derive average pairwise taxonomic distances among the sample of 257 cows and 76 bulls. Distance coefficients (morphological index of distance) ranged from 0.22 to 2.62 (cows) and from 0.49 to 2.13 (bulls). Unweighted pair group method using arithmetic averages (UPGMA)-based phenograms and a principal coordinate analysis showed that bulls were highly clustered and cows showed a tendency to cluster according to their geographical and breed origin. The AG population grouped together with GA, AL, ME and MN breeds in the Red Convex group. The average taxonomic distance among breeds was 1.02, the highest being 1.39 (ME versus BA) and the lowest being 0.64 (MA versus AR). The approach allowed for the identification of a phenotypically differentiated set of animals, comprising 19 cows and four bulls representative of the AG breed, and which can be targeted in further studies aiming at the recovery of this extinct breed.

Morphological variation in eight species sparidae of the eastern atlantic and mediterranean sea

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar especialidade Zoologia Marinha, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2002

What is the role of the cell adhesion protein N-cadherin in the molecular and morphological asymmetries of the Hensen’s node

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Ciências Morfológicas), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

Application of fractional delay filters to tune the centre frequency location of single-band sigma-delta modulators

This paper presents a novel technique for the design of narrow-band sigma-delta modulators with an embedded tunable centre frequency mechanism. This method demonstrates that the use of sum filters combined with a fractional delayer provide the flexibility of tuning the noise shaping band for any desired variable centre frequency input signal.

Increasing the variability of centre frequency locations in multiple-band sigma-delta modulators via the use of fractional delay filters

This paper presents the design analysis of novel tunable narrow-band bandpass sigma-delta modulators, that can achieve concurrent multiple noise-shaping for multi-tone input signals. This approach utilises conventional comb filters in conjunction with FIR, or allpass IIR fractional delay filters, to deliver the desired nulls for the quantisation noise transfer function. Detailed simulation results show that FIR fractional delay comb filter based sigma-delta modulators tune accurately to most centre frequencies, but suffer from degraded resolution at frequencies close to Nyquist. However, superior accuracies are obtained from their allpass IIR fractional delay counterpart at the expense of a slight shift in noise-shaping bands at very high frequencies.